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(共56張PPT)
二 穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析
任務(wù)一 探析結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性
任務(wù)二 探析結(jié)構(gòu)強(qiáng)度
思考：
以上結(jié)構(gòu)為什么會(huì)發(fā)生坍塌？
荷載
穩(wěn)定性
結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
定義：
指結(jié)構(gòu)在荷載的作用下維持其原有平衡狀態(tài)的能力。它是結(jié)構(gòu)的重要性質(zhì)之一。
注意：原先的結(jié)構(gòu)沒(méi)有被破壞
物體 受到的外力 不穩(wěn)定的主要原因
靜止放置的自行車(chē)
落地?zé)?br/>底小口大的空竹簍
重力、風(fēng)力
支撐面小、重心落到支撐面以外
重力、碰撞
重心偏高
重力、碰撞
與地面接觸所形成的支撐面較小、重心偏高
不倒翁為什么不會(huì)倒？
重心低
1、重心位置的高低
底座采用較重的材料（如大理石），臺(tái)面采用比底座輕的材料（如木材），使茶幾的重心降低，以提高穩(wěn)定性。
（二）影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素
影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素
思考：
人站立時(shí)穩(wěn)定，身體傾斜到一定程度的時(shí)候會(huì)變的不穩(wěn)定，為什么重心下降了，反而不穩(wěn)定了呢？
結(jié)構(gòu)重心的位置高低影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的結(jié)論成立是有條件的，條件是：
結(jié)構(gòu)重心所在點(diǎn)的垂線是否落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)，落在底面范圍內(nèi)就是穩(wěn)定的，反之就會(huì)不穩(wěn)定。
三、影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素
高塔的共同點(diǎn)都是上端小而下端大
三、影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素
有如下兩個(gè)紙杯平放在桌上，分析哪個(gè)紙杯更穩(wěn)定？
哪一個(gè)先倒下？
2、結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面的大小
支撐面：指結(jié)構(gòu)與地面各接觸點(diǎn)所圍成的區(qū)域
接觸面：指結(jié)構(gòu)與地面所有接觸面積的總和
接觸面面積是4個(gè)圓的面積之和
設(shè)計(jì)一個(gè)小型廣告牌支架
要求：穩(wěn)固，適用
常見(jiàn)的廣告牌：
猜測(cè)：哪種形狀的結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定？
3、結(jié)構(gòu)的形狀
照相機(jī)的支撐架常使用三角架而不用其他形狀，是因?yàn)槿侵Ъ芘c地面有三個(gè)接觸點(diǎn)，形成的三角結(jié)構(gòu)使照相機(jī)的支撐架更容易穩(wěn)定。
1.A字型的兩邊支腳分別與地面支撐，中間由拉桿固定，當(dāng)人站在梯子上時(shí)，人與梯子的重心落在兩邊的支撐腳與地面的范圍內(nèi)；
2.如果沒(méi)有梯子中間的拉桿，梯子的支撐腳與地面的位置不能固定，當(dāng)人站在梯子時(shí)，A字型結(jié)構(gòu)被破壞，失去平衡。
1、重心位置的高低
2、結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面的大小
3、結(jié)構(gòu)的形狀
如果重心所在點(diǎn)的垂線落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)，就是穩(wěn)定的，不會(huì)出現(xiàn)傾倒。
影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素是相互關(guān)聯(lián)的，需要綜合考慮各種因素來(lái)討論結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
討論
物體在靜止?fàn)顟B(tài)與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的穩(wěn)定性的條件也是不同的。
它的穩(wěn)定程度取決于單腳支撐架的傾斜度，在一定范圍內(nèi)，支撐架與地面的夾角越小（自行車(chē)的車(chē)身越斜），⊿ABC的面積越大，自行車(chē)的重心容易落在三角形內(nèi)，穩(wěn)定性越好。
注意：支撐架與地面的夾角是不是越小越好
不穩(wěn)定的應(yīng)用
結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用，一方面人們利用穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)抵抗外力、承受負(fù)載，另一方面又利用不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)某些功能。
①在地震多發(fā)地區(qū)，人們將啤酒瓶之類(lèi)的物體倒置在地上，利用這一不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)地震的功能。
②過(guò)去農(nóng)村地區(qū)人們用水桶打水常常要在水桶口的邊緣綁上一重物，水桶到水面時(shí)能自動(dòng)翻倒打水。
以如下方式放置的并注入不同數(shù)量水的，穩(wěn)定性最差的是：（ ）
好題熱練
√
如圖所示為一款折疊式文具架，利用四邊形的幾何可變體系調(diào)節(jié)高度，為了提高其穩(wěn)定性，以下措施中不正確的是（　　）
A. 降低文具架的高度
B. 增大底部支撐面積
C. 采用較重的底座
D. 將其中的連接方式由鉸連接改為剛連接
【答案】D
結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度
【小試驗(yàn)】?jī)筛牧舷嗤旨?xì)不同的繩子，用力拉，哪根更容易拉斷？為什么？
思考：在外力與材料不變的條件下，構(gòu)件被破壞的危險(xiǎn)程度與 有關(guān)？
一、定義
結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度
定義：
指結(jié)構(gòu)具有的抵抗被外力破壞的能力。
注意：原先的結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。
例題解析
下列屬于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度范疇的是（ ）（多選）
A、廣告牌架子被大風(fēng)刮斷
B、大橋橋墩被油輪撞斷
C、大橋橫梁因貨車(chē)超重而被壓斷
D、茶杯被碰翻倒
√
√
√
當(dāng)一個(gè)結(jié)構(gòu)受到外力作用時(shí),內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)之間的相互作用會(huì)發(fā)生改變, 產(chǎn)生一種抵抗的力 , 稱(chēng)為內(nèi)力。
應(yīng)力是構(gòu)件的單位橫截面上所產(chǎn)生的內(nèi)力。
當(dāng)應(yīng)力達(dá)到某一極限值時(shí), 結(jié)構(gòu)就會(huì)遭到破壞。用公式表示應(yīng)力為：σ =FN/A, 其中 ,FN是內(nèi)力 ,A 是受力面積 , σ是應(yīng)力。
【討論分析】
為什么拔河比賽時(shí)繩子都是多股扭絞在一起的
答案：增大了橫截面積，減小了應(yīng)力，防止斷裂。
馬上行動(dòng)
結(jié)果 原因
竹竿比脆性塑料能掛更多的重物而不會(huì)斷裂 不同材料的抗拉性能不同
中間有焊接縫的鋼管受到撞擊時(shí)容易損壞 有連接點(diǎn)
（二）影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要因素
結(jié)構(gòu)的形狀
使用的材料
構(gòu)件之間的連接方式
1、結(jié)構(gòu)的形狀
（1） 結(jié)構(gòu)的外部形狀：三角形
（2） 組成結(jié)構(gòu)的構(gòu)件的截面形狀
當(dāng)長(zhǎng)度、體積和材料相等相同而截面形狀不一樣的梁承受一橫向負(fù)荷或純彎矩作用時(shí)，承受彎曲應(yīng)力由大到小分別是“工”字形>圓形>方形>矩形
2、結(jié)構(gòu)的材料
不同材料構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度各不相同
一個(gè)堅(jiān)固的梁的材料必須具有好的抗拉力、壓力、剪切力和扭曲力的性能，所以，梁通常由不止一種材料制成。如一根混凝土梁含有加固鋼筋，混凝土擅長(zhǎng)抗壓力，而鋼筋擅長(zhǎng)抗拉力，它們共同形成了非常牢固的結(jié)構(gòu)。
在梁的下半部配置鋼筋
立柱
梁
（1）鋼筋應(yīng)放在梁的上部。
（2）搭建陽(yáng)臺(tái)的梁受力后有向下彎曲的趨勢(shì)，梁的上部主要受拉力的作用，梁的下部主要受壓力的作用；鋼筋抗拉性能好，所以鋼筋應(yīng)放在梁的上部。
陽(yáng)臺(tái)立面圖
（2）任何構(gòu)件在設(shè)計(jì)和使用過(guò)程中都要考慮構(gòu)成材料的各種屬性，下圖中上部鋼筋混凝土構(gòu)件使用最優(yōu)的是
例題解析
√
鋼筋混凝土梁中混凝土主要是起著抗壓的作用，而鋼筋主要是起抗拉的作用，如下圖，樓板和陽(yáng)臺(tái)的加固鋼筋位置都安裝正確的是（ ）
好題熱練
√
3、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接方式
鉸連接：被連接的構(gòu)件在連接處不能相對(duì)移動(dòng)；但可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)
(松螺栓、松鉚）
折疊傘傘骨間的連接、門(mén)與門(mén)框的連接
剛連接：被連接的構(gòu)件在連接處既不能相對(duì)移動(dòng)也不能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)
（榫接、膠接、焊接）固定鐵床架的連接、不可移動(dòng)的桌腿與桌面的連接
一是增加瓶子的強(qiáng)度，受力不容易變形。
二是增大手與瓶子之間的摩擦阻力，容易握住。
有的礦泉水瓶上有若干凸起的橫向紋路，它的作用是什么？
觀察分體式空調(diào)器壓縮機(jī)在戶(hù)外墻上的固定，它是通過(guò)什么方法加強(qiáng)牢固程度的？能否只用壁掛式方法固定，為什么？
分體式空調(diào)器的室外機(jī)由于自身的重力比較大，在戶(hù)外的固定一般采用鐵架支撐的方法，若采用壁掛式方式，打入墻體的膨脹螺釘?shù)膹?qiáng)度和墻體的強(qiáng)度都不足以承受室外機(jī)的重力，最后將出現(xiàn)斷裂以至于脫落。（剛連接）
要求鐵柵欄門(mén)安裝到門(mén)框上能夠正常開(kāi)啟和關(guān)閉，鐵柵欄門(mén)與門(mén)框合理的連接方式是（ ）
A．榫接 B．鉸連接 C．焊接 D．剛連接
例題解析
√
好題熱練
√
好題熱練
（2009年9月高考）如圖所示是一款移動(dòng)黑板，為了增加其穩(wěn)定性，合理有效的措施是
A、支撐直桿采用折疊結(jié)構(gòu)
B、加大黑板底架的質(zhì)量
C、增加黑板的厚度
D、減小黑板的長(zhǎng)度
√
好題熱練
圖示為某公司簡(jiǎn)易不銹鋼曬衣架廣告，兩個(gè)人掛在衣架上以示其牢固，若要求曬衣架每面能承重40kg，請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易試驗(yàn)方案，檢驗(yàn)該曬衣架的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。
（1）如果該曬衣架強(qiáng)度不夠，可能損壞的部位有哪些？
（2）如果該曬衣架穩(wěn)定性不夠，請(qǐng)?zhí)岢龈倪M(jìn)措施。
好題熱練
（1）如果該曬衣架強(qiáng)度不夠，可能損壞的部位有哪些？
支柱的連接處
兩支柱的交叉連接處
兩支柱下方的拉緊索
（2）如果該曬衣架穩(wěn)定性不夠，請(qǐng)?zhí)岢龈倪M(jìn)措施。
將兩支柱的交叉點(diǎn)向上移，使重心落在支撐范圍內(nèi)。
三、結(jié)構(gòu)與功能
結(jié)構(gòu)的改變可能導(dǎo)致功能的變化。
閱讀021案例分析“傘與拐杖”和“多用起子”、“自行車(chē)的結(jié)構(gòu)與功能”
板凳的結(jié)構(gòu)和跳板的結(jié)構(gòu)不同，在使用中，我們希望板凳不發(fā)生明顯的變形，而希望跳板能發(fā)生明顯的變形。這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是基于（ ）
A不同的結(jié)構(gòu)具有不同的強(qiáng)度
B不同的結(jié)構(gòu)能承受不同的變形
C不同的結(jié)構(gòu)能承受不同的力
D不同的結(jié)構(gòu)具有不同的功能
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